緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇光電效應實驗報告范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

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2、以分析解決問題為中心的動手操作過程中的啟發式訓練

課堂操作是實驗中一個重要環節，我們主要通過兩個步驟對學生進行了引導。

2．1注重講解過程中對學生的引導

實驗課上學生動手操作前教師有一小段的講授時間，講解原理、儀器的使用注意事項等，這個過程要精練簡潔，不能平鋪直敘地講解，我們采取講解與提問相結合的形式，加強與學生互動，引導啟發學生去不斷思考。以靜態拉伸法測量鋼絲的彈性模量為例，講解時強調該類實驗都是去測量一個參數，做這種實驗都是去尋找一個定律，給出一個公式，公式中含有這個待測量，將其他值測出來，這個待測量自然就可以求出來，如測量物質密度，粘滯系數的測定等，將這些實驗進行相互聯系讓學生有總體了解，然后提問學生這個實驗使用的哪個原理，那么就是胡克定律，將拉力F、鋼絲的橫截面積S、鋼絲的長度L以及鋼絲的形變L測出，彈性模量就可以求出來，隨后啟發提問學生以上各量怎么測量，使用哪些儀器，將儀器的介紹與實驗有機結合起來，然后著重提問學生鋼絲形變怎么測出來，用的什么方法，將放大法和光杠桿、標尺望遠鏡以及放大倍數講解給同學，最后將整個實驗要測量的物理量進行總結，整個講解過程緊緊抓住學生的思維，不斷去啟發他，讓他最后有種恍然大悟的感覺，通過這個過程，學生做實驗的時候頭腦就是清醒的，他就有了主動性，會去思考，而不是教師平鋪直敘的講解，如果抓不住學生的思維，他就并沒有去領悟核心內容，做完實驗可能還是不清楚。所以課堂引導的目的還是學生最終會獨立地去完成實驗。

2．2加強學生動手操作過程中的啟發引導

在學生的動手操作過程中，我們注意引導學生去分析問題，如觀察光電效應現象。當學生按照電路圖將光電管正負極分別接微安表正負極時，會發現微安表指針反偏，這個時候教師沒有直接給出解釋，而是啟發學生去分析問題，為什么按照電路圖接好了，指針卻反偏了，如何去著手，引導學生看問題看本質。既然指針反向偏轉，說明電流從微安表的負極流進去，正極流出導致的，那么為什么電流這樣流，引導學生去分析光電管的電子發射過程。然后再讓學生將正負極導線換位連接，就可以發現指針正偏了，這個時候接著提問學生，為什么指針雖然正向偏轉了，就是把光源靠的光電管很近，偏轉角度還這么微小，這樣就可以深入分析光電子的發射。那么現象分析了，如何才能增大光電流，通過什么方式可以把其他電子拉過來形成電流，將問題拋給學生，讓他們緊跟著教師的思維去思考，既然要把電子拉過來，電子就要受力，這個力怎么提供，磁場力可以，電場力也可以，那么加電場就可以解決該問題，這樣就可以引入光電管的伏安特性這個實驗內容，如何連接電路學生就會很清楚。對學生操作過程中出現的問題，我們并不直接指出來，而是讓學生去分析為什么這樣不行，該怎么解決它，也是采取提問的方式。比如在三線懸擺實驗中，上下盤的調平順序，有些同學先調下盤水平，這時候教師可以讓學生先自己畫示意圖分析，如果上盤不平，下盤先調平，此時三根懸線不等長，等把上盤調平了，下盤又不平了，啟發他去獨立思考。這個實驗要求下盤擺角不超過10度，那么如何滿足，為什么要測50個周期，能不能測100次，還是將問題拋給學生，每次實驗課從開始到結束都有大量的問題交給學生，讓他不停的去思考去分析，努力去分析解決問題。

3、以歸納總結為核心的撰寫實驗報告中啟發式培養

在課后的撰寫實驗報告過程中，加強學生對結果歸納總結及分析討論，并針對實驗相關的內容進一步布置問題。如讓學生分析完成課題過程中有沒有什么地方需要進一步完善的;又如讓學生思考通過設計什么儀器可以精確測量三線擺的擺動周期;為什么光電效應中光電管的伏安特性曲線后面變平緩，如果再增大電壓會有什么現象;粘滯系數測定中如果小球沒有從中心下落，那么時間是怎么變化的等等。讓學生做完實驗再去思考，在實驗課的中期抽出時間進行總結，讓學生進行討論，對某些測量方法進行回顧分析。

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[摘要]基于TRIZ創新方法,論文提出了一種全新的開放式創新實驗室的建設方案，即學生通過前期講座掌握RTIZ創新方法，按照創新方法實驗報告模板的指引完成實驗方案構思，最終得到具有創新性、新穎性及實用性的創新成果。

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關鍵詞 ]TRIZ；創新方法；開放式創新實驗室；建設方案

1、引言

為進一步推行開放式實驗教學改革，形成動態、開放、自主、多元的實驗教學模式，激發學生自主創新興趣，培養學生創造性思維能力、創新性實驗能力、科學研究能力，許多高校正在開展開放式創新實驗室建設工作，創新實驗室的建設目標是能夠找到一條既適合大面積教學需求、又適合少數有需求學生的探究性研究的有效教學實踐模式。

創新思維與創新方法在創新能力培養中占有重要地位,創新思維與創新方法正在被人們認可和重視。TRIZ理論是前蘇聯-阿塞拜疆Azerbaijan發明家根里奇?阿奇舒勒所提出的，他從1946年開始領導數十家研究機構、大學、企業組成了TRIZ的研究團體，通過對世界高水平發明專利（累計250萬件）的幾十年分析研究，基于辯證唯物主義和系統論思想，提出了有關發明問題的解決理論。TRIZ理論通過對人類創新活動的高度概括，目前已經形成了一套具體求解創新問題的工具和方法。

在當前“大眾創業、萬眾創新”的歷史背景和機遇下，高等教育在培育創新精神和培養創新型人才方面肩負著特殊的使命，而在傳統教育模式的基礎上如何導入創新教育是一個亟待解決的問題，需要我們在教學實踐中進行不斷的探索。大學生創新能力與創新思維的培養可從創新認識、創新方法、創新活動流程等多方面切入，其中，創新思維是框架，創新思維到創新能力的轉變至關重要。基于TRIZ創新方法,論文提出了一種全新的開放式創新實驗室的建設方案，即在指導學生了解、熟悉、應用RTIZ創新思維方法思想的基礎上，結合學生專業實際，依托可行性較高的溶創新方法于一體的實驗報告模板，讓學生在潛移默化中接受創新能力訓練，通過后期的專利和論文成果的輔導使得創新成果得以凸顯。

2、開放式創新實驗室的特點

開放式創新實驗室具有適用性、開放性、創新性的特點。適用性要求實驗項目的規模至少能滿足10人以上同時開展實驗的要求，這是由于創新性的實驗項目的開課對象一般為具有一定專業基礎的相關專業大面積本科生，實驗項目本身也包含面廣量大的學科基礎實驗課和專業基礎實驗課；開放性要求實驗項目在現有實驗室條件下或通過建設后能夠真正開出，滿足開放性實驗教學要求，在實驗時間、實驗空間、實驗資源和實驗室管理等方面實現開放，學生在教師指導下，自主設計實驗方案、開展探索研究、進行數據分析處理和撰寫實驗報告，注重實驗過程評價而不是實驗結果的評價；創新性要求實驗項目的選題應盡可能反映學科前沿課題或社會生活中有待解決的問題，從最新的科研成果或教改成果中凝練出實驗項目，體現實驗內容自主性、實驗結果未知性、實驗方法和手段的探索性，注重啟發學生創新思維，培養學生自主研究學習能力。

3、開放式創新實驗室建設方案

鑒于開放式創新實驗室的上述特點，從TRIZ創新方法應用的角度出發，我們提出了一條基于TRIZ創新方法的開放式創新實驗室建設方案。開放式創新實驗室的開課模式主要分選課、上課、提交報告、評定成績四個階段，下面分別進行說明。

選課階段，針對我校每學期2500名左右選修實驗課程的本科生，給出250名左右的創新實驗選課名額，遴選出對創新有興趣的同學。

上課階段，首先通過兩次課堂講座形式對2 5 0名選課同學進行TRIZ創新方法及創新思維的培訓以及專利相關知識的輔導，然后分發創新實驗報告模板，讓學生按每10人一組自行分組，并確定每組進入實驗室確切時間；在實驗課堂上，實驗室提供多個與本校專業密切相關的課題供學生自行選擇，每個課題又可以衍生出若干子課題，例如我們實驗室的“空氣阻力系數測定”項目是在南京千韻公司的QY-KZIA空氣阻力系數測定實驗儀的基礎上建立起來的，當一個物體與空氣的氣流發生相對運動時，氣流會對物體產生一種阻力，這種氣流對物體的阻力可簡稱為流阻（或風阻），對于在迎著氣流方向上同樣的橫截面情況下，不同的形狀的物體所受流阻是不相同的，這種不同形狀物體所受流阻的系數就是本實驗要研究的主要內容，通過本實驗來研究不同形狀物體的阻力系數，對水文、流體力學、建筑設計、航空和汽車設計、高速列車設計等與氣流速度密切相關的行業都有很現實的意義，每位同學可以根據自己的專業與興趣，選擇一個問題，應用TRIZ方法，按照實驗報告模板的指引，完成自己的創新研究。

提交報告階段，按照實驗報告模板的要求，提交問題解決過程及最終優化方案，教師分析方案創新性、新穎性及實用性，擇優推薦申請專利或發表在實驗室內部刊物《創新方案》上。

評定成績階段，創新實驗最終成績由參加兩次講座及實驗過程及方案綜合評定，提交完整問題解決方案并公開發表者，實驗成績為優，并優先推薦參加校級物理創新競賽。

4、總結

論文從TRIZ方法應用的角度出發，結合高校教學現狀與需求，提出了一套具體翔實并具有適用性的開放式創新實驗室建設方案，可供教學改革與TRIZ應用研究者借鑒與應用。

參考文獻

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[9]吳魏霞.大學物理實驗分組式討論教學方法的探討[J].實驗室科學,2014,(3).

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1、引言

物理是一門實驗學科，古往今來，物理學的發展與物理實驗密切聯系。物理實驗不僅應讓學生收到嚴格、系統的實驗技能訓練，掌握科學的實驗方法、實驗技巧，還應訓練學生敏銳的觀察力，獨立思考解決問題能力和創新精神[1,2]。但是，目前物理實驗教學模式單一，大部分實驗教學中，學生只要按照實驗步驟去做，就能順利的測到實驗數據，完成實驗。這種方式在一定程度上限制了學生的積極主動地去認識物理規律，難以激發學生對物理實驗的興趣和獨立探索物理規律的意識[3]。針對這個問題，本人在物理實驗中心做了相關教學實驗改革試點，在學生進行基本的系統的實驗操作的基礎上，選拔優秀學生，做探索性實驗，目的是提高學生自主的實驗能力以及培養學生的創新意識，為獨立學院的大學物理實驗教學進行探索性嘗試。

2、教學基本過程

2.1基礎性實驗

目前大學物理實驗基本上都是測量性、驗證性實驗，稱為基本實驗，其目的是讓學生掌握嚴格的、系統的實驗技能，這樣的訓練是必不可少的。基本實驗，如基本物理量的測量，基本儀器的使用，基本測量方法以及誤差分析，試點學生按教學計劃完成基本實驗操作，安排多余學時做探索性實驗。

基本實驗一般可分為力學、熱學、電磁學、光學、近代物理實驗五部分，按照本校教學安排，一般工科學生做8個物理實驗，總共24學時。學生提前根據個人興趣和專業特點自選實驗，要求每個部分選1-2個實驗，總共7個實驗，最后一個實驗為探索性實驗。

力學部分實驗主要為：鋼絲的楊氏模量，落球法測定液體的粘度，扭轉法測定物體的轉動慣量，波爾共振儀研究受迫振動，空氣的聲速等。

熱學實驗包括：導熱系數的測量，冷卻法測定金屬的比熱容，傳感器測定空氣的比熱容比，電阻溫度系數，溫差電偶的定標與測溫，PN結溫度傳感器特性等。

電磁學實驗包括：電位差計，自組惠斯通電橋測電阻，電子比荷的測定，示波器的使用，鐵磁材料的磁滯回線，霍爾效應及應用。

光學實驗包括：牛頓環與劈尖干涉，菲涅爾雙棱鏡，薄透鏡，偏振光的觀測，邁克爾遜干涉儀，光柵研究，測定玻璃的折射率等。

近代物理實驗包括：光電效應與普朗克常數，弗蘭克-赫茲實驗，發射光譜吸收光譜，硅光電池，周期信號的傅里葉分析。

在教學方法上，只講解基本的實驗要求，實驗儀器使用方法，在限定的時間內，充分發揮學生的主觀能動性，完成實驗。這就要求學生在課前必須提前預習，勾畫初步實驗方案，課上認真思考，勤于動手，理論聯系實際，遇到問題隨時與學生老師探討，對學生的基本實驗技能、動手能力、邏輯思維能力都有很大提高。

2.2 探索性實驗

在做好基礎實驗的基礎上，選拔最物理實驗感興趣的學生3-5人，做探索性實驗。教師先安排幾個探索性實驗課題，由學生自己選作實驗。根據報名情況結成小組，每組選擇一個課題進行研究。實驗中心根據情況開設開放性實驗室，學生可以全天任意時間來網上查資料、做實驗，課題規定三天內完成，以實驗報告或者小論文的形式結題。為激勵學生的實驗興趣，探索性實驗的分值為10+2分（2為提高分數），總分將做為一次成績計入實驗成績。

探索性實驗題目為：

(1) 測量小球碰撞過程中的能量損失

實驗要求：自行設計實驗方案，測量能量損失，分析誤差來源，計算能量損失的不確定度。

實驗儀器：小球2個、支架兩個、米尺、細繩等。

(2) 制作磁懸浮小儀器

實驗提示：掌握磁懸浮原理，設計實驗思路，自行制作。

制作材料：根據需要先自行購買，憑發票報銷。

特別注意：因電磁學實驗，需用較高電壓電流，一定注意自身安全！

(3) 波長相對測量實驗設計

實驗要求：設計實驗方案，由已知鈉黃光的波長測定另一未知波長的方法。

實驗儀器：牛頓環、劈尖、顯微鏡、邁克爾孫干涉儀、雙棱鏡

(4) 薄膜厚度測量

實驗要求：分別給出薄、厚、透光、不透光薄膜，最少選用3―4種設計方案，測定薄膜厚度。

實驗儀器：顯微鏡、牛頓環、劈尖、邁克爾孫干涉儀、雙棱鏡、螺旋測微器等。

(5) 學生興趣制作儀器

研究內容：進行相關的理論研究，選擇合適的實驗器材，進行實物制作與調試。

實驗要求：制作儀器應體現物理思想，有一定的應用價值。

以上五個課題為學生自選題目，根據選題結果結成小組后，由小組共同完成實驗課題。學生可以通過網絡、圖書館閱讀國內外論文等渠道、篩選收集信息，這是一個完全自主的過程，學生根據需要自發學習，鍛煉了學生自學能力，同時也激發了學生的興趣。

開設開發性實驗室，規定學生在一定的時間內完成實驗課題，相關實驗室全天開放，學生隨時可以來做實驗，通過小組研究討論制定實驗方案完成實驗課題。在這個過程中，鍛煉了學生自學能力，團結協作能力，邏輯思維能力以及創新精神，這種素質的培養對以后學習和工作生活都是受益終身的。

3、結論

我校作為工科類型的獨立學院，一直注重應用性人才的培養。大學物理作為基礎性學科，也應立足學生于自主學習能力、動手實踐能力、創新能力的培養。因此，物理實驗中心在實驗教學改革上做了大膽嘗試。一方面注重學生的基本實驗素質的培養，在此基礎上選拔優秀學生因材施教，做探索性實驗。

實施探索性實驗，教師要有全新的教學理念。教師要從知識的傳授者轉變為學習的促進者、組織者和指導者。教學行為必須發生轉變，教師要學習用研究性學習的態度對待教與學，要加強自身的學習，從“更好地教”轉到“為學生更好地學”，從單純的知識傳授轉到關心學生的終身發展。

探索性實驗還存在一些問題和矛盾，需要我們深思。如何更好利用現代教育技術，充分利用網絡資源；如何科學實現網絡選課、預習、答疑；如何更好解決師資配置問題；如何引導學生在有效的時間內高效地完成學習任務；如何公正、合理的評價學生實驗報告的編寫、實驗數據結果、實驗小論文，進一步促進學生學習物理、做物理實驗的積極性，這些問題都亟待解決。教師在教學中起著關鍵的作用，教師應引導和促進學生在自主、合作與探究的學習過程中實現終身學習的教育目標。

參考文獻:

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由于中學物理模塊化處理，學生學到的知識是不完整的，不同學校選學的內容不一樣，做過的實驗也不一樣。如此一來，有的學生沒學習到熱學、光學，有的沒學習到振動和波，有的沒學習到動量和近代物理知識。在中學，自習老師去輔導，有問題能及時得到解決；進入大學之后，物理學習更偏向抽象推導，依托強大的數學工具可以將研究進行得更深入，也更精確。在大學，老師對物理概念講解多，課堂知識密度大，低年級學生很不適應，導致實驗時，在理解實驗原理上感到困難，對實驗的重要性認識不夠，缺少基本的實驗操作技能，有的甚至連接簡單的線路都不會，只能是依葫蘆畫瓢地完成實驗報告。

2.大學物理實驗課和大學物理課在課程上的銜接

物理實驗從原來的物理課程中分離出來，形成了一門獨立的課程后，教學時間安排上與大學物理課不同步，大一下學期開始上實驗課，力、熱、電、光、近代物理各方面實驗全有。大學物理課還沒講到的知識可能在大學物理實驗課中就要用到，所以，在做實驗時難免會遇到一些新知識、新概念。這樣，老師講的就顯得多了，有點不像實驗課，這也導致學生對實驗課的不適應，加大了學生的認知難度，實驗時困難重重。

二、教學改進的幾點思考

1.大學物理實驗也要激發學生的學習興趣

其一，通過聯系生活實際，將本實驗的重要性告訴學生，可以激發學習興趣。教師在備課時應關注實驗在實際中的應用。比如，“用箱式電位差計測量熱電偶的溫差電動勢”，可以告訴學生，人們家里用的燃氣灶，其中有的電磁閥就是用溫差電動勢原理控制燃氣、及時報警的，簡單地講一下其工作原理。“RLC串聯電路的暫態過程研究”，一方面可以聯系供電設備中實際電路，當電源接通或斷開后的“瞬間”，這時電路中的電流或電壓可能出現過電壓或過電流的現象，如果不預先考慮到暫態過程中的過渡現象，電路元件便有損傷甚至毀壞的危險；另一方面，通過暫態過程的研究，還可以控制和利用過渡現象，如提高過渡的速度，可以獲得高電壓、大電流，起到延時等作用。“全息照相”，可以加進白光再現拍照，介紹生活中的全息防偽標識原理。“調相型磁通門實驗”，可以介紹磁通門測磁法在第二次世界大戰中被應用于探雷、探潛等方面，戰后被廣泛應用到地磁研究、地震預報研究等。這樣通過聯系生活實際進行教學會收到好的效果的。

其二，實驗課上要精講，多給學生操做和思考的時間培養興趣。教師要弄清學生做這個實驗的目的是什么，講解重點是什么。比如，“三線扭擺測轉動慣量”實驗，如果其教學目的是掌握測量原理和方法，訓練不確定度的計算，那么，其中公式的推導就不必細講，不要占用學生那么多的時間。如果老師還像教小學生那樣手把手地教學生怎么做實驗、怎么算不確定度，那么，學生只能模仿重復，而不會被激發興趣的。“吃人家嚼過的饃不香”，學生的興趣是在動手、動腦中培養起來的。

1.注重知識點的銜接，降低難度

大學物理與中學物理教學的銜接，是高校物理教師在大學低年級教學時必須面對的問題。但很多教師更多關注大學范圍的物理專題研究，而能夠深入了解中學物理教學內容的不多，對二者的銜接問題研究則更少。如果我們多一些關注中學物理教學內容是可以將二者的銜接問題處理好的。如“霍爾效應及其應用”實驗原理講解時，洛倫茲力的方向就可以用學生熟悉的左手定則加安培定則來判斷；“電表的改裝及其校準”“光電效應測普朗克常量”“受迫振動的研究”“惠斯通電橋測電阻”“示波器的使用”等實驗，可以多回顧中學做的實驗原理，讓學生感覺到大學物理與中學物理知識的銜接點及不同點。

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基金項目 湖北工業大學2012年教學改革研究項目 （項目號2012016）

[中圖分類號]G642.423 [文獻標識碼]B

1 引言

《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006 -2020 年）》中明確提出：到2020年我國進入創新型國家行列，努力走出一條有中國特色的自主創新之路。當代大學生作為一個特殊的社會群體，其科學素養的水平對于科學技術的發展以及科學技術知識的傳播的影響不言而喻.

2“問題式”教學方法的實踐，凸顯探究性學習新理念

武漢地區高校林立，如何突出省屬高校理工科辦學特色，如何在大學物理實驗課程教學中培養學生的創新和實踐能力，我們在探究性實驗方面做了一些有益的探索和實踐。

實驗物理學是研究和探索客觀物質世界的奧秘和規律的基礎學科，因而也可以說實驗物理學就是不斷地發現問題、解決問題和創造問題的基礎科學。為配合科學思維訓練和問題式教學方法的教學改革，我們組織力量編寫了《大學物理實驗》（科學出版社），每個實驗后面設置若干思考題，讓學生帶著問題進入學習 、思考問題主動學習、分析問題深化學習、解決問題總結學習、尋找問題提高學習。在物理實驗教學的過程中應該有意識地引導學生主動去探索、去觀察、去發現科學問題，教會學生掌握分析與解決“科學問題”的思維方式和實驗方法，啟發學生從解決“老問題”的過程中，發掘更具“科學價值的新問題”。例如：在測量金屬楊氏模量實驗中主要涉及到光放大原理，我們引導學生去思考湯姆孫是如何發現這一原理的。原來湯姆孫在領導敷設世界上第一條跨越大西洋的海底電纜時遇到一個難題：電纜終端的電信號太弱，以致電報機無法接收。有一次他和同伴乘船外出游玩時，好友開玩笑似的用鏡子將陽光反射到船艙下面的湯姆孫的臉上，并不停的晃動鏡子，細心的湯姆孫發現，鏡子只要轉動一小點，而遠處的光斑卻會移動一段較大的距離，這一偶然發現讓湯姆孫認識到這就是一種放大。根據這一原理，湯姆孫很快就發明了鏡式電流計電報機，使長途電纜通信最終得到了實現。我們在實驗中設置這樣一個問題：光杠桿測量金屬伸長量時，改變哪些量可增加光杠桿的放大倍數。學生做完實驗后，提出了不同的設計方案，盡管有些設計比較簡單和幼稚，但說明他們不是簡單的重復實驗，而是運用邏輯思維去分析問題、提出問題并試圖去解決問題了。又如：成千上萬個蘋果從樹上掉了下來，為什么只有牛頓一個人發現了萬有引力定律？人們常常覺得這個就是牛頓的機遇，但他們卻忘了，在蘋果掉下來之前，牛頓已經在為重力問題做了許多的研究，進行了無數富有成效的探索。

3 利用網絡和信息化平臺，實現探究性實驗新途徑。

實驗課程建設的關鍵是實驗教學平臺，2009年秋季我們研制了《大學物理實驗》網絡預約系統和信息化教學管理系統，極大了提高了實驗教學管理水平，系統中設計了物理實驗中心介紹、實驗導引、實驗原理、實驗視頻錄像、虛擬實驗以及問題解答等部分。為了讓學生深刻理解物理思想，在實驗種類和實驗技術手段上，既有真實的實驗又有虛擬實驗、虛實結合實驗。還設置了開放性實驗室，把一些近代物理實驗以及趣味物理實驗放置其中，學生可以根據學科特點和自身興趣在網上選擇實驗項目、上課時間和地點，不同院系、不同專業的學生可以同一時間實驗，打破多年來一個年級同一張課表的作法，每人都有自己的課表，，激發了學生的主動學習的熱情，提高了實驗教學水平。利用教學網站學生和教師可以在BBS上進行課前的咨詢和課后的交流與討論，將教學過程延伸到課外，實施互動式教學模式，使學生在遇到問題或有新的想法可以及時和教師溝通，得到及時的指導。網絡和信息化平臺的建設，為學生進行探究性實驗提供了新途徑。

4 多元化的教學手段，實現探究性實驗個性化教育模式

科技進步對教育提出越來越高的要求，對人才的創新思維和實踐能力的培養是一種趨向個性化的教育。2008年秋季我校實驗中心組織力量研制了虛擬實驗系統，包含光電效應實驗、薄透鏡焦距測量實驗等20多套虛擬實驗，為物理實驗教學改革提供了有力輔助工具，同時克服了實驗教學長期受到課堂、課時限制的困擾，使實驗教學內容在時間和空間上得到延伸。實驗中心每學期接待實驗同學約3500人，有普招二本同學、還有獨立學院同學及專科生，在教學內容上，為了滿足不同專業不同層次學生的需求，在實驗課程的設計和安排上既有基礎性實驗、綜合性實驗，又有近代物理實驗和設計性實驗，教師的重點是引導學生主動觀察物理實驗現象、規律與效應，學習如何去發現問題和主動提出問題、學習運用學過的知識去分析和解決問題，得到科學的結論。因為實驗的同學層次不同，教師明確三個層次的教學定位：第一層次就是注重基本實驗技能培養，學習基本物理量的測量技術方法以及正確的實驗數據記錄、分析處理、實驗結果的準確描述和規范實驗報告；第二層次側重突出學生實踐能力的培養，在突出“三基”訓練（即物理實驗的基本思想、基本方法和技術、基本儀器的使用）的基礎上，增加實驗的綜合性、設計性和應用性，增加近代物理的實驗內容，增加與現代科技、工程設計及與社會應用密切相關的內容，增強學生實踐動手能力；第三層次采取引導式指導方法，即目標引導，問題引導，擴展思維引導，培養學生的團隊意識、討論問題和協商解決問題的態度，互相幫助、互相照應的協作精神，培養學生的綜合分析和科技創新能力。不同層級的學生教學定位有所區別，為了評價學生的綜合素質，在實驗考核方法上采用多樣化，既有實驗預習成績、實驗操作成績、實驗報告成績，又有實驗小論文成績、實驗小改進成績，還有參加各類組織的實驗競賽成績，充分體現學生創新能力及實踐能力。

5 結論 多年的探究型實踐教學，讓我們深刻認識到，大學物理實驗課雖然是基礎實驗課，但它是大學生進入大學后第一門實驗課程，對于同學們鍛煉實驗技能、培養嚴謹求實的科學態度、提升大學生創新和實踐能力具有不可替代的作用。

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2大學物理實驗開放教學對策

2.1合理地選排課

合理的選排課環節是學生能否順利完成實驗項目的前提，我們提出將手工排課和選課系統自主選課結合的辦法去克服目前出現的問題。學期初，教師首先將不同專業的學生分組，盡量保證同一班級的學生在同一時間段上課。接著，要求學生按照分組情況進入網絡選課系統自主選擇實驗項目。這樣的選課方法既統籌安排了實驗的教學過程，又體現了開放教學的自主性，其優點有:(1)學生上課時，可相互提醒，避免了因記錯上課時間而延誤實驗;(2)可指派班長或學習委員核查學生身份信息，有效遏制了學生替做實驗現象;(3)實現了學生根據自己的專業特色和學習興趣自主選擇實驗項目的教學目標;(4)選課系統已包括了成績管理的功能，學期末可直接導出學生的實驗平均成績，克服了手工計算實驗成績的冗繁過程。

2.2物理仿真實驗與考試系統

我校地處國家中西部，盡管隨著地區經濟和學校的發展，實驗條件已有很大改善、實驗項目亦在陸續增加，但與清華、北京大學等一流院校相比較，可供學生操作的實驗項目畢竟有限。仿真實驗是擴展課堂教學內容、拓展學生學習興趣、培養學生創新能力的有效教學手段。我校已于去年購買了中科大奧銳科技有限公司的大學物理仿真實驗系統和考試系統，該系統具有界面友好、實驗指導信息豐富，靈活選擇實驗儀器，實驗針對性強等優點。目前包含30個實驗項目:用單擺法測量重力加速度、交流諧振電路及介電常數的測量、熱敏電阻溫度特性研究實驗、用凱特擺測重力加速度、不良導體熱導率的測量、半導體溫度計的設計、雙臂電橋測低電阻實驗、動態磁滯回線的測量、溫度傳感器溫度特性測試與研究、示波器實驗、分光計實驗、設計萬用表實驗、聲速的測量、三線擺法測剛體的轉動慣量、測量銻化銦片的磁阻特性、偏振光的觀察與研究、干涉法測微小量(牛頓環和尖劈)、橢偏儀測折射率和薄膜厚度、邁克耳孫干涉儀、檢流計的特性研究、塞曼效應實驗、密立根油滴實驗、直流電橋測量電阻(自組式和箱式)、拉曼光譜實驗、光電效應和普朗克常量的測定、交流電橋、太陽能電池的特性測量、拉伸法測金屬絲的楊氏模量、霍爾效應實驗、光強調制法測光速。考核是實驗教學中的重要環節，也是教學過程和教學方法的重要組成部分。為此，我們購買了物理實驗考試評判系統。該系統包含了上述仿真實驗項目和試題庫，命題教師也可根據自己的教學情況自主命題。具體教學過程中，我們鼓勵學有余力的學生在修完必做實驗項目后，有選擇地完成仿真實驗。學期末，將根據仿真實驗的完成情況和考試成績，給予加分鼓勵。針對重修的學生，可要求其完成仿真實驗并進入考試系統進行測試。仿真實驗和考試系統的引入極大地豐富了大學物理實驗的教學內容教學的靈活性。

2.3實驗報告的評閱

我校大學物理實驗室對所有的學生實驗報告仍采取手工評閱方式。這種評閱方式造成報告評閱后不能及時、甚至無法返回到學生手中，以便學生查證自己實驗過程中存在的問題;同時也耗費了教師大量的精力。我們正在嘗試學生的部分實驗報告采用網絡自動評閱的方式進行，學生既可以及時查看自己的實驗成績，也可以發現自己實驗過程和結果中存在的問題。目前，已購買了中科大奧銳科技有限公司的實驗報告自動評閱系統，但實驗項目與我們開設的項目并不完全吻合，需進一步合作完善。

2.4開設實驗選修課和創新性實驗

為進一步實現大學物理實驗教學的開放，可以在每學期開設大學物理實驗選修課和創新性實驗。實驗選修課的儀器臺套數可以少一些，但實驗項目數要盡量多，有助于開拓有興趣學學物理實驗學生的學術視野、加強動手能力、形成良好的科研素養。創新性實驗主要基于現有廢舊儀器，鼓勵學生去改造發掘新功能，充分調動學生學習物理實驗的主觀能動性、培養學生的創新能力。

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1 Origin在大學物理實驗數據處理中的優勢

Origin軟件是一種科研人員、工程技術人員、高校老師、研究生及理工科本科生經常使用到的軟件。Origin是國際科技出版界公認的標準作圖軟件，可以幫助理工科人士以圖像形式跨越語言和專業的障礙實現科研成果的有效交流。除了滿足一般的作圖需求，Origin還能進行復雜的數據分析、圖形處理、函數擬合等工作。這里拋磚引玉，探討Origin在大學物理實驗數據處理和誤差分析中的應用，推進大學物理實驗在數據處理和誤差分析方式方法的改進[4]。

完成實驗后，我們需要對實驗中測量的數據進行整理、計算和分析，進行去粗取精、去偽存真的工作，從中得到最終的結論和找出實驗規律，這一過程就是數據處理。數據處理是實驗中一個不可缺少的部分，包括列表法、作圖法、圖解法和最小二乘法等處理方法。從實驗數據出發計算求出經驗方程，稱為方程的擬合問題。該文以擬合為例，介紹Origin軟件在數據處理與誤差分析方面的應用。擬合分析方法是處理變量之間相互關系的有效工具，Origin不僅能擬合建立變量間關系的經驗公式，而且能利用統計學中的抽樣理論來檢驗樣本擬合的可靠性，具體分為擬合程度評價和顯著性分析，從而判斷檢驗公式的正確性。根據自變量和因變量函數關系是直線還是曲線，擬合分為線性擬合和非線性擬合。

2 用Origin對實驗數據擬合

2.1 線性擬合

線性擬合或線性回歸是數據處理中最簡單但最重要的一種分析方法，其主要目標是尋找數據集中數據增長的大致方向，以便對未知數據的值做出預測。Origin按以下算法把曲線擬合為直線，對X（自變量）和Y（因變量），線性擬合方程為Y=A+BX，參數A（截距）和B（斜率）由最小二乘法求得。采用Origin軟件進行線性擬合時，先建立數據表并導入要進行分析的數據，然后選中要分析的數據，生成散點圖。再通過Analysis菜單中的Fit Linear模塊進行擬合。擬合前在Fit Linear對話框對擬合參數進行設置，包括輸入數據的范圍、誤差權重及是否產生協方差等。擬合完成會產生一個擬合結果的分析報表。分析報表以表格和圖形的形式詳細顯示了擬合方程式、斜率、截距、標準差、相關系數、方差分析及擬合結果縮略圖等信息，利用標準差及方差分析的相關數據就可以進行不確定度計算，這樣處理數據非常方便快捷。

2.2 非線性擬合

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計量是國民經濟的重要技術基礎，一個國家的計量水平標志著其經濟和科學技術發展的水平，一個企業的計量水平決定了其產品技術水平和質量控制能力。沒有計量，產品的質量將無法保證；沒有計量，經濟活動將不能正常運轉，公平、公正、誠實、守信就成了一句空話。在經濟社會中，計量的經濟效益除檢定、檢測的顯性效益外，主要體現在維護正常的經濟秩序、保證公平的交易、打破技術性國際貿易壁壘、提高產品質量、正確評定科研、科技水平。特別在醫療衛生、安全防護、節能降耗、社會民生等領域發揮巨大作用。加強計量工作，充分發揮計量在各行業中的技術基礎作用，有利于促進技術進步、質量提升和節能減排，保持國民經濟又好又快發展，有利于打造和諧、誠信的社會環境[1-3]。

大學物理實驗教育作為眾多教育領域的重要組成部分，它的基礎無疑是測量活動，與計量測試有著密不可分的聯系，尤其是理工科高等院校，在實驗教育中不斷增強計量意識，更應引起足夠的重視[4]。

一、計量是科學技術發展的重要基礎

計量本身就是科學技術的一個重要的組成部分，任何科學技術，都是為了探討、分析、研究、掌握和利用事物的客觀規律；而所有的事物都是由一定的“量”組成，并通過“量”來體現的。為了認識量并確切地獲得其量值，只有通過計量。比如，哥白尼關于天體運行的學說，是在反復觀察的基礎上提出的，并在伽利略用天文望遠鏡進行了進一步觀測之后而確立的；著名的萬有引力定律，被牛頓的敏銳觀察所揭示，并在百余年后經卡文迪許的精密測試而得到了確認；愛因斯坦的相對論，也是在頻率精密測量的基礎上才得到了一定的驗證；李政道、楊振寧關于弱相互作用下宇稱不守恒的理論，也是吳健雄等人在美國標準局（金標準技術研究院）進行了專門的測試才驗證的。總之，從經典的牛頓力學到現代的量子力學，各種定律、定理，都是經過觀察、分析、研究、推理和實際驗證才被揭示、承認和確立。計量正是上述過程的重要技術基礎。

歷史上三次大的技術革命，都充分地依靠了計量，同時也促進了計量的發展。

以蒸汽機的廣泛應用為主要標志的第一次技術革命，在蒸汽機的研制和應用的過程中，需要對蒸汽壓力、熱膨脹系數、燃料的燃燒效率、能量的轉換等進行大量的計量測試，發展起力學計量和熱工計量；另外，機械工業的興起，使幾何量的計量得到了進一步的發展。

以電的產生和應用為基本標志的第二次技術革命中，各種熱電偶的研制成功，對溫度計量、電工計量、以及無線電計量等提供了一種重要手段；邁克爾遜等人為了實際測量地球運動的相對速率，研制出了邁克爾遜干涉儀，從而為長度計量提供了一個重要方法；愛因斯坦成功地解釋了光電效應，成了熱輻射計量的理論基礎，使計量開始從宏觀進入微觀領域；隨著量子力學、核物理學的創立與發展，電離輻射計量逐漸形成。

以核能及化工等的開發與應用導致的第三次技術革命中，原子能、化工、半導體、電子計算機、超導、激光、遙感、宇航等新技術的廣泛應用，使計量日趨現代化，計量的宏觀實物基準逐步向量子（自然）基準過渡。原子頻標的建立和米的新定義的形成，有著相當重要的意義。頻率和長度的精密測量，促進了現代科技的發展。

至于人們廣泛談論和關注的所謂第四次技術革命的先導是微電子學和計算機，集成電路又可以說是先導的核心。集成電路的研制，依賴于相應的計量保證。比如，硅單晶的幾何參數、物理特性，超純水、超純氣的純度，化學試劑、光刻膠的性能，膜層厚度、層錯位錯，離子注入深度、濃度、均勻度以及工藝監控測試圖形等的測定與控制，都是精密測量。當前，我國集成電路研制尚比較落后，計量工作跟不上是其中的原因之一。

總之，科學技術的發展，特別是物理學的成就，為計量的發展創造了重要的前提，同時也對計量提出了更高的要求，推動了計量的發展；而計量的成就，又促進了科技的發展。

二、計量測試與實驗教育密切相關

除了驗證、確認和深化相應的理論課內容，實驗教學作為高校理論實踐的基礎，也是依據實驗手段進行的一種測量活動。諸如計量單位的選取，計量檢測設備的選用，測量原理及方法和誤差理論的研究，測量結果的獲得等，其最終目的都是為了獲得統一和準確的量值，從而得出正確的實驗結果。這正是計量測試技術的核心，也是實驗教學的目的。因此可以說，計量測試是實驗教育的基礎，計量測試技術滲透于實驗教育之中。

從計量學的角度研究，計量測試技術是一個綜合性體系，它從方案的策劃到儀器的配備、測試方法、環境要求以及測試者的操作技能等，無一不對實驗結果有著直接的影響。因此，在實驗教育中應緊密結合計量測試技術的應用，在實驗指導思想上要注意以下幾個方面：首先要正確認識計量單位的運用；其次要選用科學合理的生產儀器設備；再次實驗指導書是實驗教學的指導性文件，對引導啟發學生學習有著重要作用，應特別著重于編寫有層次、有深度的測量試驗原理、程序和數據處理方法。

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一、教學理念

美國大學十分重視教育觀念的更新，教師的物理實驗教學方法很活。這與美國教育中鼓勵冒尖、創新、標新立異是分不開的。教師主要是提出問題、啟發思路和引導爭論，絕不“抱”著學生走。物理實驗的目的不只是教學生使用各種儀器設備，也不僅是讓學生學會一些實驗的方法與手段，而是讓學生在實驗中既動手又動腦，通過實踐真正掌握物理規律的真諦，學會用實驗方法去檢驗理論。美國大學為學生開設實驗課的目的十分明確。在斯坦福大學，DouglasD，Osheroff教授特意在黑板上寫下“GOAL：Learn how to do Physics，not specifictechnique，”意思是說要通過物理實驗使學生懂得如何去研究物理問題，而不是只局限在知識的傳授和技能的訓練范圍內。這給了我們很大的啟示，我們應該更加充分地認識到物理實驗教學的作用和性質，在實驗教學中樹立更高的目標。在我國部分高校的物理實驗教學中，其實驗儀器往往由實驗室技術人員提前備好，實驗時由學生被動地按照規定好的步驟與方法進行，然后計算結果。學生往往進行的是美國人稱之為“COOK”實驗，即像照著菜單煮飯一樣，學生按照老師安排好的程序和結構進行實驗，為了使實驗具有精確性，學生不能過于隨意，不能有創造性。可見，我們對于學生獨立探索的訓練有欠缺，學生只是簡單模仿，真正自己動腦動手較少，這樣的教學理念與方法不利于學生創新性思維能力的培養。

二、教學模式

美國學生的實驗動手意識和能力普遍較強。物理實驗課的教學過程大體上分為三個階段：第一是基礎訓練階段，學生主要進行基本實驗技能、基礎實驗方法和基本實驗儀器使用的學習和訓練，該階段主要由助教和工程技術人員來指導；第二是教師指導性階段，主要由教師指導學生利用基礎階段已掌握的基本知識和技能，學習和掌握一些高一層次的物理思想、物理模型、物理方法和物理實驗。教師的任務是引導和啟發學生通過具體的物理實驗來學會如何剖析實驗問題、如何制定最佳實驗方案，并給學生留下了很多啟發性和能夠開闊視野的思路和問題：第三是學生的設計性實驗階段。學生需要獨立進行實驗方案的設計、實驗儀器的選配、實驗結果的分析和對實驗問題的進一步研究。有些實驗專題可以是個人獨立完成或是由幾個學生組成小組來完成的，整個實驗階段學生是主角。

我國高校的物理教學已經初步建立起從易到難、從簡單到綜合、從注重傳授知識到注重創新能力培養，循序漸進、逐級提高的物理實驗三級教學課程體系。一級實驗為基本物理量的測量和基本儀器的使用，主要為預備性、基礎性實驗。二級實驗為實驗測量方法和常用物理量的測量，主要內容為提高性實驗。三級實驗為實驗技術和實驗規律的學習，主要內容為綜合性、設計性實驗。盡管在體系建立方面我國高校已經初現規模，但教師在指導過程中仍然過分重視實驗認知性結果的正確性，常常忽略學生的過程性體驗，而這正是美國高校實驗教學所推崇的。我們要善于將這些所謂的“正確方法”用“為什么”、“怎么做”、“做什么”等進行設問，從中創設實驗方法的問題情景，啟發探究欲望。甚至教師可以有意識地在教學過程中設置問題、制造錯誤，讓學生在師生共同探索過程中培養和發展自己的個性和創新能力。

三、教學內容

針對一、二年級學生的實驗內容，美國大學實驗項目比國內綜合性大學的普通物理實驗要少。哈佛大學將這部分實驗中的一些實驗項目作為學生的家庭作業，帶回家去完成。他們發給學生一個實驗箱，里面裝有各類工具及一些簡單實驗部件，如萬用電表、電阻、電感、電容、米尺、激光筆等，還有一張附有實驗指導資料的CD盤，學生可在家中完成一些簡單實驗。針對三、四年級學生的實驗內容，每個學校各有特色，這與學校的科研方向密切相關。如麻省理工學院的高級實驗課程中的實驗項目，一個實驗學生要做2～3周，每周6小時。對于這些較復雜的實驗，實驗報告要求也很嚴格。斯坦福大學三年級學生做的光學實驗，要求學生按的格式寫實驗報告。這部分的實驗內容比國內高校的近代物理實驗內容要深，有很多反映學科前沿的實驗。美國高校物理實驗選修內容十分豐富，類型變化較多，涉及面較寬，為學生提供了許多可選擇的學習機會。學生可根據專業需要和個人興趣來選修物理實驗。在美國，學校與教師都十分重視把最新的實驗方法、測試技術和儀器設備引進實驗教學之中，讓學生及時地了解、接觸和掌握新事物，并從低年級就開始接觸到先進設備和技術，使學生體會到科技的進步和競爭。同時，為學生后續課程的學習及訓練奠定了較高的起點和寬厚的基礎。實驗內容除了基本的力、光、電實驗外，還有與專業相關的基礎實驗，例如：霍耳效應：麥克爾遜干涉儀；塞曼效應：光電效應；偏振光；衍射光柵；氣體中的聲速：帶電耦合裝置；介電常數：粘滯度測量；串聯和并聯諧振電路：Meade望遠鏡的組裝和使用；類星體的發現；人造變星的光度測定；利用Starlink軟件的CCD圖像數字壓縮技術：利用Starlink包對簡單光譜進行分析等。這些設計實驗使我們強烈感受到了科技發展跳動的脈搏。在麻省理工學院的“量子信息處理”實驗， 斯坦福大學的“超流”實驗，哥倫比亞大學的“混沌實驗”、“鑷子”實驗和UCLA的一系列核物理實驗對比之下，我們真正根據自己的特點來設計新實驗的還比較少，因而各校的實驗內容大同小異，缺乏特色，不夠新穎。這些內容可以啟示我們要進一步推進大學物理實驗的近物化和科研化進程。

美國大學的教學內容是通過自編教材實驗來體現的。內容中的實驗操作步驟被有意識地粗略化，但是留給學生許多結合實驗的思考題，目的是促使學生在實驗前、實驗中和實驗后進行思考與創造。實驗過程中有不清楚之處時，可以隨時查閱實驗室中儀器資料和實驗設備說明書等參考文獻。實驗教材基本是自編的講義，這與我國目前實驗教材大多采用正式出版的書籍大不相同。究其原因， 是因為他們的教學方法與教學內容年年都改，因而不必要也不可能用正式出版的書籍。他們追求的是新穎、現代、有特色， 而不追求完整、系統、規范化。這種教學思想與我們有較大的差異。許多學校都強調教材不應像烹調書那樣一步一步寫得很清楚， 讓學生按部就班去做， 這種培養操作工式的教學方法不利于人才的成長。我國傳統的物理實驗教學中，實驗內容陳舊，傳統、經典的實驗多，體現現代科學技術的實驗少；內容單一的實驗多，

設計性、綜合性的實驗少，且多為驗證性實驗。并且教材改革滯后于當今經濟發展和科技進步，諸如以信息技術、數控技術、遙感技術等高端科技已廣泛應用到各個領域而且進入家庭，但有些高校的物理實驗課程仍然開設黑白影像、電子管晶體管電路等。古老的傳統教育要培養能適應自主創新形式下的創新型人才，必須更新實驗內容，既要關注科技發展的前沿，又要考慮學生的專業實際，充實一些與現代生產聯系密切的實用性實驗，并且有一定比例的設計性和綜合實驗項目。即使學生開闊眼界，又能將物理理論與現代技術和生活融合起來，因此能充分調動學生的積極性和主動性，激發學生的自主創新精神。

四、現代化教學手段

計算機在美國高校物理實驗教學中使用十分廣泛。美國大學的近代物理實驗中幾乎100％都用計算機，而普通物理實驗中約1/3使用計算機。有的學校寫實驗報告、批閱報告也都用計算機。大學中有許多為教學服務的CAI軟件，質量很高，學生可以隨時通過校園網絡，提前進行實驗預習；學生在實驗學習中可以利用計算機進行實驗儀器設備的控制、數據采集和處理等工作。實驗報告也基本上是在計算機上完成的，并通過校園網絡傳遞給教師；利用計算機模擬，開發高新科技相關的物理實驗，進行仿真實驗教學，開闊學生的眼界：用CAI介紹和模擬更新的實驗方法、技能和實驗應用等。從美國高校中可以體會到計算機技術和網絡技術在教學中的普及和應用程度之高，已成為高等工程教育中不可缺少的重要工具。顯然，我國高校物理實驗的計算機使用比例遠遠偏低，這不能滿足學生適應今后在信息社會的工作要求。可喜的是我們在這方面已經做出了有益的嘗試，例如建立了仿真物理實驗室，通過計算機網絡把實驗設備、教學內容、教師指導和學生的操作有機地融合為一體，形成了一部活的、可操作的物理實驗教科書；將多媒體、CCD和錄像等手段引入實驗教學：建立物理實驗教學網站，實行網絡化教學。例如同濟大學物理CAI中心就是網絡和多媒體教學的結合產物，在實驗教學中，中心以網絡為載體，積極開發網絡資源，使得網絡這一現代化的教育資源在實驗室的管理、實驗室的開放式教學、學生學習的積極性提高和能力素質的培養等方面發揮了很好的作用。但計算機并非越多越好，因為許多基本的物理思想的掌握、物理現象的觀察、操作能力的培養以及基本的數據處理的思路與能力等，都不能也不應由計算機來完全代替。美國各實驗室的計算機使用十分方便，但他們也認為只有用了計算機能加深對物理原理的理解、對實驗方法的掌握和對測量精度的提高時才用計算機，而讓學生實際動手去觀察真實的現象，學會基本的操作，仍然是十分必要的手段。

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一、更新實驗教學的思路

物理是以實驗為基礎的學科，也就是物理的定義、定理、規律、定律都建立在大量的實驗和實踐活動中。那么我們所說的實驗也就不僅僅局限于現行物理教科書中所安排的學生分組實驗，演示實驗和若干課外小實驗。我們的實驗教學可以在課上，也可以在課下；可以使用實驗室所配備的器材，也可以自備自制教具，甚至可以使用我們日常生活中的現有物品，用學生身邊的物品做實驗，如用手拍打桌子手感覺疼說明力的相互作用；用同樣大小的兩張紙，一張展開一張揉成紙團，讓它們同時自由下落，駁斥亞里斯多德的錯誤觀點；把易拉罐側壁鉆一個孔，盛滿水讓其自由下落，水不流出，演示完全失重現象。這些器材學生更熟悉，更有利于使學生明白物理就在身邊，物理與生活聯系非常緊密。而且通過這些課本上沒有出現的器材啟發學生，一起來想一想，還可以用什么來說明我們要知道的內容，或者，這種類似的方法我們可以用來解決其他什么問題，等等，調動學生剛剛起步的創新意識和創新精神。

二、角色轉變

即改傳統的教師為主、學生為輔，為學生為主、教師為輔。

以前，學生實驗，課本有較全面的目的原理介紹、方法步驟說明、數據分析處理要求；教師、實驗員在實驗前幫學生選好、調試好儀器；教師在上課前還要講解注意事項，帶學生預習；甚至為了保證實驗順利完成，課前還要先看實驗錄像；實驗過程中出現的問題，也由教師代勞。總之，整個實驗都以老師為主。這種實驗教學模式嚴重阻礙了學生創新思維的發展，學生所學知識得不到升華，能力得不到提高，反而助長了學生的依賴性，學生一旦離開老師，就束手無策。可見，這種傳統教學模式不符合現代創新教育的要求，因此要改。要讓學生獨立自主完成一個實驗，充分發揮學生的主體地位，學生自己預習實驗，明確實驗目的，讀懂實驗原理，擬定實驗步驟，選擇實驗器材，組裝實驗儀器，控制實驗條件，規范實驗操作，觀察實驗現象，記錄測量數據，處理實驗數據，得出實驗結論，分析實驗誤差，寫好實驗報告。這就要求學生的基礎知識非常扎實，學生的思維相當嚴密，對實驗技能要求相當熟練。為了使學生獨立實驗，最好的辦法就是指導學生做課本上沒有的探索性實驗和指導性實驗，要求學生獨立完成上述程序的全部操作。例如：測電阻的實驗中，給出學生足夠的電學器材，讓學生做測小燈泡伏安特性曲線的實驗，要求從零電壓開始逐漸到額定電壓為止。從器材的選擇，電路的設計，測量記錄到作出圖象，分析圖象的意義等都由學生自行設計。最后評比交流，使同學們相互學習，取長補短。指導學生獨立實驗，是培養學生創新思維能力、動手能力，鞏固物理知識，發揮學生主動性的最佳途徑。

三、改驗證性實驗為探索性實驗

比如，課本上有一些驗證性的實驗，教師就不妨將其改成探索式的實驗，如驗證力的合成與分解的平行四邊形法則、驗證牛頓第二定律等，經過適當改造完全可以變成學生探索式實驗。讓學生充分的動腦、動手、動口，發揮學生的主體作用，從而有利于學生創造性思維的激發。當然，這不是說驗證性的實驗就沒必要做，事實上，驗證做為對于某種新思想的檢驗，也是創新不可缺少的一部分。這樣做，目的只是為了換一種方式更好地培養學生創新能力。

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中圖分類號：G420 文獻標志碼：A 文章編號：1002－0845(2012)04－0057－02

一、困境：理論上重視不夠

物理教學法實驗課對于培養師范生的實驗技能具有十分重要的作用。然而，許多高師院校經常將教學法實驗課置于教學法（或教學論）課程之內，加之教學法實驗課不像普通物理實驗那樣有“深度”，因而沒有受到應有的重視，經常被忽視甚至被邊緣化。筆者通過中國知網對1990到2010年的研究成果進行了檢索，結果顯示，以“物理教學法實驗”為主題，僅檢索列20條文獻，以“物理教法實驗”為主題檢索到7條文獻，以“物理教學論實驗”為主題檢索到1條文獻，以”中學物理教學法實驗”為主題檢索到14條文獻，以“物理教材教法實驗”為主題檢索到1條文獻。而且，發表的期刊層次都不是很高。對于這樣一個重要的傳統課程，研究成果少得令人瞠目結舌！

義務教育階段以及高中階段的《課程標準》都對學生的實驗能力以及培養目標提出了明確的要求。然而，我們的師范生畢業后能否順利完成課程標準中提出的育人目標還是個未知數。筆者雖沒有針對上述問題開展過系統的調查，但從目前教學法實驗課程的地位和研究情況來看，準教師們是很難順利達到新課改的要求的。如果我們不對此進行改革，教學法實驗課程可能連生存的空間都沒有了。

二、加強銜接：方式與內容

1實驗理念的銜接

實驗理念是“向導”。高師物理教學法實驗的理念應與中學階段的物理實驗目標相一致。隨著時代的發展，中學物理實驗教學的目標和理念都已經發生了改變。早在1950年，教育部在《物理精簡綱要》中就提出要“重視物理實驗教學，把實驗安插在講授中間，便于學習和理解”［1］。1956年頒布的《中學物理教學大綱》中又明確規定，“實驗不僅是學生掌握物理知識的重要方式，而且是使學生掌握量具儀器和工具的使用方法的實際手段”［1］。如今，新課程改革對中學物理實驗提出了新要求，如在高中物理實驗專題的開設目的中提到，“使學生較為深入地學習與物理實驗有關的理論、方法和技能；進一步提高學生的實驗素養，激發學生實驗探究的興趣；增強學生的創新意識；培養學生實事求是、嚴謹認真的科學態度；使學生養成交流與合作的良好習慣；提高學生的實踐能力”［2］。時代的變遷為中學物理實驗注入了新的內涵，根據傳統的中學物理實驗目標來規范現時的教學法實驗將是毫無意義的，更無法適應中學物理教學法實驗課程的實際需要。為此，物理教學法實驗必須加強與中學的銜接，讓師范生明確物理教學法實驗課程的目標，提高學生的實驗素養和實驗能力。

我們在開展物理教學法實驗的過程中，應緊密圍繞中學物理實驗新課程的目標和理念，提高指導教師和學生對物理教學法實驗的理論認識，為課程定位奠定基礎。

2實驗內容的銜接

實驗內容是“抓手”。任何改革都要針對具體的內容，否則便會顯得很空洞。物理教學法實驗在題目和內容的選擇上應與中學實驗課程有一致的部分，也要有不同之處。只有加強實驗課程的聯系，才能有效促進實驗內容的銜接。

根據中學物理實驗課程的設置情況，我們及時對實驗內容做出了調整。首先，刪除了陳舊的以及在普通物理實驗中做過的實驗，包括電影機的放映技術、氣墊導軌、基本測量等。其次，適當增加了與新課程實驗密切相關的內容，包括光敏電阻、熱敏電阻、邏輯電路、光電效應、萬用表使用、傳感器使用等。同時，還部分修改了實驗內容，例如由于萘有一定的毒性，我們將晶體的熔解和凝固實驗改成海波和焊錫的熔解與凝固；改變了牛頓第三定律在傳統上使用彈簧測力計的做法，用力傳感器來完成實驗，使學生進一步熟悉了中學課程中涉及到的傳感器內容。

通過改革課程內容，大大加強了物理教學法實驗與中學物理實驗的聯系，很多學生都感覺到教學法實驗對中學物理教學具有直接的指導作用。

3教學方式的銜接

教學方式是“途徑”。傳統實驗教學模式指教師講解原理、擬訂方案、演示操作，學生進行實驗操作、數據收集、填寫表格，完成實驗報告［3］。但它的教條化、統一化和靜態化卻扼殺了學生的創新精神［3］。很難想象一個只會模仿實驗的師范生將來能在工作崗位上成為優秀的教師。為此，應改變傳統的教學方式，讓學生在過程中獲得知識和能力。

首先，應改變傳統的教師講解、演示的方式。教師在課前只對學生進行簡單的介紹，讓學生通過自學和研討完成實驗操作。在此過程中，學生之間相互探討，遇到典型問題在小組內共同解決，這樣有利于培養學生協作實驗的習慣。

其次，改變傳統的”教師講、學生聽，教師示范、學生模仿“的教學方式。讓學生體驗教師角色，進行實驗的演示和講解。上述體驗應確保每個學生每學期至少輪一次，如果第一輪不合格還要進行第二輪，直到達到要求為止，其他學生和教師在此過程中擔當“學生”和“評委”，協助體驗教師角色的學生完成任務。

再次，增加實驗探究的內容。實驗探究是中學新課程改革的重要內容，師范生的實驗探究能力是將來指導中學生進行實驗探究的基礎，只有在職前培訓過程中得到了良好的訓練，才能順利適應中學階段對實驗探究教學的要求。為此，在物理教學法實驗中，除了常規的物理實驗探究內容之外，我們還增加了兩周在探究實驗室利用傳感器開展的實驗探究教學活動。

4學生制作能力的銜接

自制教具是“作品”。自制教具有著解決實驗經費不足、補充部分物理儀器缺乏以及加深對物理概念和規律的理解等功能。它同時也是培養學生的實驗積極性和主動性、使學生掌握科學方法的重要過程和手段。“自制教具的目的并不只是為了省錢，還可以培養教師和學生動手和動腦的能力，培養他們的創造精神”［4］。另外，自制教具也是中學物理教師必須具備的一項重要的基本技能，是中學物理教師的基本功之一。

我們在課程改革過程中十分重視教具制作能力的培養，鼓勵學生根據自己的興趣進行教具的制作。

首先，強調自制教具是考核的一部分，在每學期的課程中有兩周是自制教具時間，在學期末每個學生都要上交“作品”，并根據標準對其進行打分。

其次，結合中學物理教學內容開展集中自制教具活動。學生自制的教具最后都要貼上姓名和學號，作為他們自己的“作品”，這樣做讓學生很有成就感，有的作品已經成為后續各屆學生參考的“樣板”。

5評價標準的銜接

評價標準是“準繩”。除了要制定學生平時表現評價標準外，還應制定相應的“技術”標準。如自制教具的評價參考標準（見表1）［5］、講解演示實驗評價參考標準（見表2）等，為學生判定自己的成績、改進自己的不足提供了依據。

6實驗能力的銜接

實驗能力是“核心”。良好的實驗能力是構成科學素養的基本要素。物理實驗能力是指順利開展物理實驗所應具備的個性心理特征，是學生各種基本能力在實驗活動中的綜合體現［6］。實驗能力包括實驗觀察能力、實驗操作能力、實驗分析能力、實驗探究能力等。提高學生的實驗能力是教學法實驗課程改革的核心，因而上述改革都應圍繞能力培養展開。高師學生的實驗能力會遷移到日后的工作過程中去，即使職前課程沒有涉及到相關實驗，學生也能較好地完成中學物理實驗教學任務。實驗能力的提高是物理教學法實驗課程與中學物理實驗課程銜接的保障。

實驗能力的培養除了上述手段外，還應結合我國中學目前的現有情況，開展多種形式的實驗教學，如微型物理實驗、非常規物理實驗［7］等。這些形式的實驗是對常規物理實驗的一種補充，對提高學生的實驗能力具有非常重要的作用。

參考文獻：

［1］魏日升，張憲魁新課程中學物理教材教法與實驗：第三版［M］北京：北京師范大學出版社，2006：73

［2］中華人民共和國教育部普通高中物理課程標準（實驗）［S］北京：人民教育出版社，2003：65

［3］王莉華高師物理教法實驗教學改革研究［J］中國成人教育，2009（5）

［4］沈新家自制教具在物理教學中的獨特地位及作用［J］中國現代教育裝備，2003（9）